智慧建筑能源管理效率更精进。受惠无线通讯、感测器、马达驱动器与电源晶片等半导体元件不断进步，智慧建筑中的电表、照明、暖通空调(HVAC)、电梯及火警侦测等系统，已可实现更精准的监测与控制，进而有效运用电力，达到更好的节能效果。

　　物联网的无线感测器节点可以更详尽地监测并控制智慧建筑系统。这类系统包括能监测温/湿度的暖通空调(HVAC)，以及可透过红外线感测功能监测四周光线与房间中有无人迹的照明系统。此一监测功能可以打造新型资讯管理工具，也能对资料进行更精密的分析。

　　智慧建筑利用数位通讯网路以监控成组的各种感测器，探测温度、照明、人踪等各种参数，并控制各式各样的设备，例如电梯、防盗监视器与暖通空调设备。透过IP定址、专属有线网路或是无线感测器节点与闸道，物联网就能让这些感测器与设备连结上数位网路。

　　智慧建筑基本要件

　　表1罗列智慧建筑管理系统的主要类型，以及常用的半导体元件。表列的电子控制系统包括能源管理、暖通空调与照明控制，是所有智慧建筑的基本要件。除非大举投资设置上述系统，否则就无法归类为“智慧”建筑。

　　或许有人认为，电梯控制与火警侦测同样重要，其实它们只是为因应特定问题而设置。在半导体的使用方面，这些系统都仰赖感测器与微控制器，而且除了透过无线通讯连结，也属于物联网节点的一部分。表格所列出内容中较不为人所知的观点，就是有这么多新型感测器和管理系统都靠马达驱动IC(Motor Drive IC)运作。

　　如表1所示，智慧建筑有超过68%的电力用于暖通空调与照明。建筑能源使用的最大宗为照明(将近38%)，不过，随着高效率LED照明产品逐渐取代日光灯，比重可望逐渐下降。

　　由于高效率照明逐渐取代旧有灯泡及照明器材，用于商业照明的电力比重将大幅降低，从2014年的20.2%降至2020年的18.7%。

　　能源管理为智慧建筑首要目标

　　电力能源的分配、监测与控制是智慧建筑管理系统的主要目标。即使电费每瓩时(kWh)只需0.1美元，智慧办公大楼每年运作费用仍需数百到数千美元不等。像上海、杜拜和台北等地的百层摩天楼堪称现代工程技术的奇迹，但这些大楼的营运成本亦应能与低楼层办公大楼匹敌。

　　办公室与摩天大楼的能源管理系统因而可视为从智慧电网向外延伸的微电网(Microgrid)，是一种能连结电力供应商与能源消费者的智慧通讯网路。

　　智慧建筑能源管理的关键端赖是否能在摩天大楼或办公大楼内各种不同端点正确测量出能耗。这时就须要使用更多的“计费级”智慧电表及“分表(Submeter)”，以监测并计算每位房客使用大楼内楼层、电力与其他服务的状况。

　　智慧电表的拓扑也跟无线感测器节点相同，随着嵌入式处理技术、先进的度量方法及邻近区域网路或家用区域网路的通讯模组而有所不同。电表更加能测量出电力干线的实际负载，再利用ZigBee将数据传送至显示器。分表则可让电力监测更为详尽，因为大楼里每间公寓、办公空间或店面都设有独立电表。

　　马达为暖通空调系统运作核心

　　暖通空调系统应用范围涵盖家庭与工厂，还有办公大楼与摩天大楼。暖通空调系统里的电子元件包括恒温器、温度感测IC与湿度感测器。完善的暖通空调系统包含冷气、暖气、通风设备与完整的气温控制器。

　　一般的暖通空调系统可能会采用客制化零件，同时控制好几个无刷直流马达(Brushless DC Motor)、风扇、冷气压缩机与加热线圈。此外，半自动与全自动暖通空调系统还提供系统/使用者介面与图形显示器，再加上温度与湿度感测功能。

　　虽说温/湿度感测器属于暖通空调系统中最前端的部分，但背后运作最重要的还是马达。许多暖通空调系统都已开始采用变速驱动器，以利用同一个驱动器启动数个马达，同时管理压缩机和风扇。

　　LED灯泡节省建筑照明用电

　　智慧建筑可藉由固态照明节省能源，尤其是能自动调整室内灯光明暗的LED灯串与控制电路。举例来说，在商业照明方面，随着LED灯泡取代前一代日光灯产品，T8灯管逐渐普及，LED内容因而成长可期。

　　分析改用4英尺长T8灯管后的半导体内容成本，发现驱动LED灯串的直流对直流转换器只要0.13美元就能达到相对商品化价位。功率因数修正晶片(PFC IC)与交直流转换器的成本也只要0.0053美元。但成本最高的还是用来监测室内状况与遥控照明组反应的零件。嵌入式振动侦测器大约要0.2美元，环境光线感测器0.0008美元，但电力线通讯(PLC)数据机即使大量采购，价格仍高达1.65美元。

　　电梯改用变频马达更省电

　　目前最新一代的缆索式电梯，在技术上偏向使用变压变频(VVVF)马达。采用变压变频马达时，交流电会先透过转换器转换成直流电，然后直流电再转换回三相交流电。三菱电工(Mitsubishi Electric)声称，与使用交流线路与相位控制闸流体(Phase-triggered Thyristor)的旧型马达驱动器相比，高速电梯若采用变压变频马达能省下整体耗电5%到10%，电梯能源供应需求也减少约30%。采用变压变频马达的中低速电梯较使用旧型马达驱动器最高可省下50%的电力。

　　其中采用的半导体包括感测器、微控制器、脉宽调变器，以及马达驱动所使用的各种功率电晶体。电梯还利用了网路技术，将电梯运作状况连结到智慧建筑控制器的网路骨干、方便读取的控制萤幕及可靠的安全机制。ZigBee无线通讯技术也逐渐取代RS-485实体线路。最新趋势是让摩天大楼部分电梯专门服务欲前往高楼层的乘员，其他电梯则负责低楼层，好让电梯载运流量更为顺畅。

　　火警侦测仰赖烟雾感测器

　　在商用大楼中，重要服务系统都会设有第二备用电源以备主要电源失灵之用。一般简单系统能发出火灾警示并通知当地消防队，更复杂者则能重新配置电梯、启动烟雾排气管，并对楼梯间加压以防止烟雾逸入逃生路线。

　　智慧建筑中最主要的烟雾侦测器与一般家庭所使用的款式类似，也就是利用放射性元素让两个电极之间的空气离子化。当烟雾粒子扰乱两个电极之间的电流，警报器就会响起。

　　半导体推动智慧建筑成形

　　半导体技术能提升监测与控制的准确度，用于物联网的先进半导体方案须包括超低能耗、微型化、功能整合，以及成本低等特性。半导体技术能让无线感测器节点的设置更为容易，成为“第三只眼(Fly On The Wall)”。

　　自动化照明控制就是最好的例子。LED照明支援各种照明陈设的调光功能，还能显示不同颜色，依空间使用模式而有所调整。举例来说，明亮的白光较适合健身或运动设施空间，暖色光源就该用在百货公司化妆品专柜。办公室照明则在两者之间，只不过办公室内天花板照明还能根据环境光线状况(是否有阳光自窗外射入，或是天色已暗)以及屋内人数，自动产生反应而无需人力干预。

　　照明亮度与颜色的变化都是依照来自无线感测器节点的讯号而自动产生。节点里包含了一个或一个以上的感测器，供电予微功率微控制器以及无线电发射器。透过这种低耗电的无线电控制机制，就不必在墙壁中拉线。靠微型太阳能电池提供动力的无线感测器节点，可直接黏贴在房间墙壁上。